決策樹模型在老年髖部骨折術(shù)后病人3年內(nèi)死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

余媛媛，張正東，屈 波，席小燕

成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院，四川 610500

髖部骨折是65 歲以上老年人的多發(fā)病與常見病，指從股骨頭至股骨小轉(zhuǎn)子處的骨折，臨床可分為股骨粗隆間骨折和股骨頸骨折，且該病具有較高的致殘率和致死率[1]。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，髖部骨折發(fā)生率占全身骨折的20% 左右[2]，預(yù)計(jì)全球髖部骨折病例數(shù)可從1990 年的每年130 萬例增加至2025 年的每年260 萬例，截至2050 年可達(dá)每年450 萬例，我國(guó)每年高達(dá)120萬例。由于老年人骨量流失較為嚴(yán)重，加之髖部肌肉較為薄弱，導(dǎo)致低能量創(chuàng)傷就可引發(fā)髖部骨折[3]。臨床治療該病包括非手術(shù)和手術(shù)治療，非手術(shù)治療需病人長(zhǎng)期保持臥床狀態(tài)，但老年病人普遍存在免疫力差、基礎(chǔ)疾病多等問題，增加了深靜脈血栓、壓力性損傷以及肺部感染等嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響生存質(zhì)量，甚至危及生命[4]。手術(shù)治療已逐漸成為最佳治療方案，但部分病人臟器衰退、合并內(nèi)科疾病等諸多因素同樣會(huì)增加手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，且術(shù)后并發(fā)癥及病死率也相對(duì)較高。研究表明，髖部骨折病人死亡率可從術(shù)后半年12%～23%提升至術(shù)后1 年的14%～36%，且致死風(fēng)險(xiǎn)可持續(xù)8 年[5]。因此，盡早確定老年髖部骨折術(shù)后死亡的危險(xiǎn)因素，并早期給予相應(yīng)的防治措施，在優(yōu)化病人臨床療效、降低病死率等方面極為重要[6]。但目前相關(guān)研究多采用Logistic 回歸篩選老年髖部骨折術(shù)后死亡的風(fēng)險(xiǎn)因素，雖具有較好的預(yù)測(cè)效能，但其在決策建議方面存在一定缺陷[7]。決策樹是一種以樹形結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的模型，可在不創(chuàng)建啞變量的前提下，對(duì)定性的預(yù)測(cè)變量進(jìn)行有效處理。研究發(fā)現(xiàn)，Logistic 回歸模型和決策樹模型二者聯(lián)合應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，增加預(yù)測(cè)效果[8]?；诖?，本研究基于Logistic 回歸和決策樹構(gòu)建老年髖部骨折術(shù)后3 年內(nèi)發(fā)生死亡的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，以期為老年髖部骨折術(shù)后死亡的防治提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性分析2019 年1 月—2021 年5 月在我院進(jìn)行治療的238 例老年髖部骨折病人為研究對(duì)象。診斷標(biāo)準(zhǔn)：老年髖部骨折根據(jù)《老年髖部骨折診療專家共識(shí)(2017)》[9]中相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：1）年齡≥60 歲；2）病人知情同意且臨床資料齊全的病人；3）根據(jù)美國(guó)麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)（American Society of Anesthesiologists，ASA）分級(jí)為Ⅰ～Ⅳ級(jí)的病人。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）髖部同部位再次骨折的病人；2）病理性骨折且非手術(shù)治療的病人；3）伴有胸腹部及顱腦外傷的病人；4）伴有嚴(yán)重臟器功能不全、惡性腫瘤或血液類傳染性疾病的病人。

1.2 臨床資料收集

參考既往影響老年髖部骨折術(shù)后死亡的相關(guān)因素文獻(xiàn)[10]，并結(jié)合我院老年髖部骨折病人的相關(guān)信息及骨科專家建議收集資料，包括年齡、性別、吸煙史（吸煙總數(shù)≥180 支，包括正在吸煙者與既往吸煙者）、飲酒史（酒精攝入量女性每周＞140 g，男性每周＞280 g）、受教育程度、體質(zhì)指數(shù)（≥25 kg/m2）、致傷原因、ASA分級(jí)、入院后手術(shù)時(shí)機(jī)、合并內(nèi)科疾病、骨折類型、麻醉方式、手術(shù)方式、術(shù)前清蛋白水平、術(shù)前白細(xì)胞計(jì)數(shù)、術(shù)前D-二聚體、術(shù)中輸血量、術(shù)后首次下地時(shí)間、術(shù)后并發(fā)癥、住院時(shí)間。根據(jù)我院3 年的隨訪結(jié)果將病人分為死亡組和生存組。本研究已通過我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

運(yùn)用SPSS 24.0 統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的定量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，行t檢驗(yàn)；定性資料用例數(shù)表示，行χ2檢驗(yàn)，運(yùn)用二分類Logistic回歸篩選老年髖部骨折術(shù)后3 年內(nèi)死亡的危險(xiǎn)因素，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。運(yùn)用SPSS Modeler軟件建立預(yù)測(cè)老年髖部骨折術(shù)后3 年內(nèi)死亡的決策樹模型，并繪制決策樹模型和Logistic 回歸模型的受試者工作特征（ROC）曲線。

2 結(jié)果

2.1 老年髖部骨折術(shù)后病人3 年內(nèi)死亡情況

本研究共納入238 例老年髖部骨折手術(shù)病人，3 年內(nèi)58 例病人死亡（死亡組），180 例病人存活（生存組），老年髖部骨折術(shù)后3 年內(nèi)死亡率為24.37%（58/238）。

2.2 兩組病人臨床一般資料及死亡的單因素分析

死亡組和生存組病人吸煙史、飲酒史、受教育程度、體質(zhì)指數(shù)、致傷原因、ASA 分級(jí)、入院后距手術(shù)時(shí)機(jī)、骨折類型、麻醉方式、手術(shù)方式、術(shù)前D-二聚體、術(shù)中輸血量、術(shù)后首次下地時(shí)間以及住院時(shí)間比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），而死亡組和生存組病人年齡、性別、合并內(nèi)科疾病、術(shù)前清蛋白、術(shù)前白細(xì)胞計(jì)數(shù)以及術(shù)后并發(fā)癥比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組病人臨床資料及死亡的單因素分析結(jié)果

2.3 老年髖部骨折術(shù)后病人3 年內(nèi)發(fā)生死亡危險(xiǎn)因素的Logistic 回歸分析

以老年髖部骨折術(shù)后3 年內(nèi)是否發(fā)生死亡為因變量（發(fā)生死亡=1，未發(fā)生死亡=0），以老年髖部骨折術(shù)后病人的臨床資料分析結(jié)果中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的項(xiàng)目（年齡、性別、合并內(nèi)科疾病、術(shù)前清蛋白、術(shù)前白細(xì)胞計(jì)數(shù)以及術(shù)后并發(fā)癥）為自變量，進(jìn)行二分類多因素Logistic 回歸分析，結(jié)果顯示：年齡≥75 歲、男性、合并內(nèi)科疾病≥2 種、術(shù)前清蛋白降低、術(shù)前白細(xì)胞計(jì)數(shù)升高以及術(shù)后并發(fā)癥均為老年髖部骨折術(shù)后3 年內(nèi)發(fā)生死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P＜0.05）。詳見表2、表3。

表2 變量賦值情況

表3 老年髖部骨折術(shù)后病人3 年內(nèi)發(fā)生死亡的多因素Logistic 回歸分析結(jié)果

2.4 老年髖部骨折術(shù)后病人3 年內(nèi)死亡影響因素的決策樹模型

將表1 中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的6 個(gè)自變量納入決策樹模型，得到?jīng)Q策樹生長(zhǎng)3 層，共14 個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中終末節(jié)點(diǎn)10 個(gè)，篩選出術(shù)前清蛋白、術(shù)后并發(fā)癥、術(shù)前白細(xì)胞計(jì)數(shù)以及合并內(nèi)科疾病4 個(gè)解釋變量，其中首層為術(shù)前清蛋白，提示術(shù)前清蛋白水平與老年髖部骨折術(shù)后3 年內(nèi)發(fā)生死亡最具相關(guān)性，術(shù)前清蛋白≤24.53 g/L 的病人術(shù)后3 年內(nèi)的死亡率為83.33%，在術(shù)前清蛋白＞33.10 g/L 的前提下，術(shù)前白細(xì)胞計(jì)數(shù)≤10.93×109/L時(shí)，死亡發(fā)生率為0。詳見圖1。

圖1 老年髖部骨折術(shù)后病人3 年內(nèi)死亡影響因素的決策樹模型

2.5 多因素Logistic 回歸模型和決策樹模型的效果比較

Logistic 回歸模型預(yù)測(cè)老年髖部骨折術(shù)后病人3年內(nèi)死亡的ROC 曲線下面積（AUC）為0.881[95%CI（0.833，0.919）]，決策樹模型預(yù)測(cè)老年髖部骨折術(shù)后3年內(nèi)死亡的AUC 為0.895[95%CI（0.846，0.932）]，決策樹模型的預(yù)測(cè)效能稍優(yōu)于Logistic 回歸模型，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=2.423，P=0.013）。詳見圖2、表4。

圖2 多因素Logistic回歸模型與決策樹模型的ROC曲線

表4 多因素Logistic 回歸模型和決策樹模型的效果比較

3 討論

骨折可誘發(fā)疼痛和關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，其中以髖部骨折更為嚴(yán)重。老年人作為髖部骨折的好發(fā)人群，骨折后其耐受能力、基礎(chǔ)疾病、身體恢復(fù)狀態(tài)等均會(huì)直接影響病人康復(fù)效果[11-12]。研究表明，臥床保守治療的髖部骨折病人3 個(gè)月內(nèi)的死亡率約為19%，而1 年內(nèi)死亡率可達(dá)37%[11]。近年來，隨著醫(yī)療水平的不斷發(fā)展與進(jìn)步，病人高齡已不再是手術(shù)的禁忌，通過手術(shù)治療可有效避免臥床保守治療的相關(guān)并發(fā)癥，有助于提高病人生活質(zhì)量，降低病死風(fēng)險(xiǎn)[13]。若病人符合手術(shù)條件，出于降低臥床相關(guān)并發(fā)癥及改善生存質(zhì)量的目的，選擇手術(shù)治療基本已成共識(shí)。但如何降低病人術(shù)后致殘率、致死率仍是骨科醫(yī)生亟需解決的問題之一[14]。因此，探討影響老年髖部骨折術(shù)后死亡的相關(guān)因素，及時(shí)對(duì)高危病人進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，并實(shí)施針對(duì)性的干預(yù)方案尤為重要。王曉偉等[15]研究顯示，老年髖部骨折病人術(shù)后1 個(gè)月、6 個(gè)月以及1 年的死亡率分別為4.3%、9.8%以及31.9%。王成剛等[16]研究顯示，老年髖部骨折病人術(shù)后2 年的死亡率為25.85%。本研究結(jié)果顯示，老年髖部骨折病人術(shù)后3 年內(nèi)死亡率為24.37%，與上述研究結(jié)果具有一致性，由此可見，老年髖部骨折術(shù)后病人死亡率高，提示老年髖部骨折術(shù)后病人需得到臨床醫(yī)生的重點(diǎn)關(guān)注。

本研究回顧性分析了238 例老年髖部骨折手術(shù)病人的臨床資料，并采用多因素Logistic 回歸篩選危險(xiǎn)因素發(fā)現(xiàn)，年齡、性別、合并內(nèi)科疾病、術(shù)前清蛋白、術(shù)前白細(xì)胞計(jì)數(shù)以及術(shù)后并發(fā)癥均為老年髖部骨折術(shù)后病人3 年內(nèi)發(fā)生死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。研究發(fā)現(xiàn)，高齡是老年髖部骨折術(shù)后病人死亡的危險(xiǎn)因素。隨著老年人年齡的不斷增長(zhǎng)，其器官逐漸老化，免疫能力下降，同時(shí)受手術(shù)創(chuàng)傷、麻醉等影響，術(shù)后病人器官衰竭更為明顯，促使病人術(shù)后死亡風(fēng)險(xiǎn)增加[17]。李成宇等[18]研究表明，女性是老年髖部骨折術(shù)后病人死亡的保護(hù)因素，男性為老年髖部骨折術(shù)后病人死亡的危險(xiǎn)因素。部分學(xué)者認(rèn)為，男性生活習(xí)慣相較于女性而言更差，常伴有較多的基礎(chǔ)疾病，且其壽命短于女性[19]。研究發(fā)現(xiàn)，衰弱在老年髖部骨折病人的預(yù)后中發(fā)揮了重要作用，而男性較女性而言更易發(fā)生衰弱，在同樣應(yīng)激條件下更易出現(xiàn)各種合并癥，這亦可能是男性術(shù)后死亡率高于女性的原因[20]。本研究結(jié)果顯示，高齡和男性的老年髖部骨折病人術(shù)后3 年內(nèi)死亡的風(fēng)險(xiǎn)是年齡較低和女性病人的2 倍，與上述研究結(jié)果一致。清蛋白異常多提示病人存在營(yíng)養(yǎng)方面的問題，其作為老年髖部骨折病人術(shù)后死亡的影響因素之一，同樣受到學(xué)者的關(guān)注。營(yíng)養(yǎng)不良主要是指機(jī)體所需營(yíng)養(yǎng)與其攝入不平衡所致的相關(guān)癥狀，亦是老年人健康失衡的表現(xiàn)。既往研究表明，營(yíng)養(yǎng)不良與病人不良預(yù)后密切相關(guān)，針對(duì)該類病人需給予特殊關(guān)注[21]。本研究結(jié)果顯示，死亡組病人術(shù)前清蛋白水平低于生存組，通過Logistic 回歸分析發(fā)現(xiàn)，術(shù)前清蛋白升高是老年髖部骨折病人術(shù)后死亡的保護(hù)因素。周朝波等[22]研究表明，老年人多伴有內(nèi)科疾病，其中以冠心病、糖尿病、高血壓等疾病最為常見，而上述疾病均可加劇病人內(nèi)耗，使病人更為虛弱，而老年病人本身就較為虛弱，當(dāng)其合并內(nèi)科疾病病種≥2 種時(shí)，手術(shù)帶來的損傷亦會(huì)致使其術(shù)后難以恢復(fù)至術(shù)前狀態(tài)，進(jìn)而增加病人術(shù)后的死亡風(fēng)險(xiǎn)。既往研究表明，白細(xì)胞計(jì)數(shù)升高常見于全身炎癥反應(yīng)綜合征的病人中，全身炎癥反應(yīng)綜合征是對(duì)病人創(chuàng)傷、感染、手術(shù)以及燒傷等非感染性和感染性因素誘發(fā)嚴(yán)重?fù)p傷后所產(chǎn)生的非特異性炎癥反應(yīng)，當(dāng)老年髖部骨折病人白細(xì)胞計(jì)數(shù)異常升高時(shí)多伴有全身炎癥反應(yīng)綜合征，其可誘發(fā)器官功能衰竭，進(jìn)而導(dǎo)致病人術(shù)后死亡風(fēng)險(xiǎn)增加[23]。研究表明，術(shù)后并發(fā)癥亦是老年髖部骨折病人死亡的影響因素[24]。老年髖部骨折病人多需要長(zhǎng)期臥床調(diào)養(yǎng)，而長(zhǎng)期臥床易誘發(fā)深靜脈血栓、泌尿系統(tǒng)感染等嚴(yán)重并發(fā)癥，進(jìn)而增加病人致死風(fēng)險(xiǎn)，雖然現(xiàn)階段多數(shù)病人均選擇手術(shù)干預(yù)，以期縮短臥床時(shí)間，盡早下床活動(dòng)，但本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，術(shù)后并發(fā)癥仍是病人死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，分析原因可能與病人術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生對(duì)其生存影響仍需通過臥床時(shí)間來體現(xiàn)相關(guān)，而并發(fā)癥嚴(yán)重程度不同，術(shù)后康復(fù)狀態(tài)亦存在差異，因此，術(shù)后并發(fā)癥同樣可納入老年髖部骨折病人死亡的風(fēng)險(xiǎn)因素中。

此外，本研究結(jié)果還顯示，Logistic 回歸模型和決策樹模型預(yù)測(cè)老年髖部骨折病人術(shù)后3 年內(nèi)死亡的AUC 值分別為0.881 和0.895，決策樹模型的預(yù)測(cè)效果稍優(yōu)于Logistic 回歸模型，同時(shí)2 種模型預(yù)測(cè)老年髖部骨折病人術(shù)后3 年內(nèi)死亡的影響因素結(jié)果具有較高的一致性，這與既往研究結(jié)果[25]較為一致。而本研究中的Logistic 回歸模型雖然可有效計(jì)算出不同影響因素預(yù)測(cè)的具體OR 值，并反映了老年髖部骨折病人術(shù)后3年內(nèi)死亡與年齡、性別、合并內(nèi)科疾病、術(shù)前清蛋白、術(shù)前白細(xì)胞計(jì)數(shù)以及術(shù)后并發(fā)癥6 項(xiàng)因素間的依存關(guān)系，但其無法顯示各因素間的交互作用，預(yù)測(cè)結(jié)果不直觀。決策樹可很好地顯示各因素間的交互作用，本研究中術(shù)前清蛋白是決策樹模型中的首層影響因素，提示術(shù)前清蛋白是老年髖部骨折術(shù)后3 年內(nèi)死亡的重要影響因素，決策樹第2 層和第3 層則顯示了各因素間的交互關(guān)系。上述2 種模型各具優(yōu)勢(shì)，醫(yī)務(wù)人員可結(jié)合使用，充分發(fā)揮2 種模型的優(yōu)越性。此外，本研究為回顧性研究，且樣本來源單一，結(jié)果可能存在一定不足，因此，還需在今后的研究中納入多中心、大樣本加以驗(yàn)證。